Završena priprema rendgenskog teleskopa za istraživanje asteroida Bennu
NASA je podelila sve svoje kosmičke misije prema – cenama. U srednju klasu, koja obuhvata troškove oko $800 miliona, do sada su spadale samo dve letilice: “New Horizons” i “Juno”. Od septembra ove godine pridružiće im se i treća: “OSIRIS REx”. Ona treba da odleti do jednog asteroida, i za 7 godina donese uzorke na Zemlju. Nosiće puno naučnih instrumenata, ali jedan je možda drugačiji od ostalih jer su ga projektovali – studenti! Zove se REXIS.
Poslednjih meseci OSIRIS-REx je postigao mnogo bitnih ciljeva. Jedno od najznačajnijih jeste instaliranje rendgenskog teleskopa Regolith X-ray Imaging Spectrometer (REXIS)na letilicu. Tim naučnika i tehničara je uspešno postavio Spektrometar i Solarni Rendgenski Monitor, REXIS, na šasiju. Prvo uključivanje i funkcionalno testiranje uspešno je izvedeno 19. decembra. Ovo je kratka priča o tome kako je to izvedeno.
REXIS je instrument koji su napravili studenti sa MIT-a i Harvarda a imaće zadatak da na asteroidu 1999 RQ36 Bennu prouči rasprostranjenost hemijskih elemenata u regolitu.
Prema originalnom planu, REXIS je trebalo da bude instaliran još u septembru 2015. godine. Međutim, nakon pažljivog razmatranja, projektanti su zaključili da ne mogu da odobre dalji napredak zbog izveštaja o gotovosti[1] za instrumenat REXIS u tom trenutku. Do zaključka se došlo na osnovu brojnih sitnica na instrumentu koje su ostale otvorene. REXIS je od početka prvenstveno bio tretiran kao šansa da se sledeća generacija naučnika i inženjera obrazuje u razvoju hardvera za kosmičke letilice – tako da je sakupljanje naučnih podataka sa instrumenta smatrano sekundarnim prioritetom, dok je primarno bilo osigurati da REXIS ne ošteti letilicu ili ostale naučne instrumente. Do samog kraja, menadžeri misije će biti fokusirani na „do-not-harm“ proverama koje treba da budu uspešno obavljene pre nego što instrument dobije zeleno svetlo da može bez bojazni da bude montiran na sondu. Pored toga, tokom vibracionog testiranja instrumenta[2] kontatovan je neobjašnjiv poremećaj u primarnom vibracionom režimu, što je nagmaloo inženjere mehanike da se zabrinu za sigurnosti instrumenta.
REXIS je skinut i popravljen radi „do-not-harm“ („da ne naudi“) letilici.
U isto vreme, Rick P. Binzel[3], naučnik sa MIT-a zadužen za REXIS, izrazio je zabrinutost u vezi očekivanih naučnih performansi instrumenta. Iako je REXIS studentski eksperimenat[4], postoje velika očekivanja da će doprineti naučnim saznanjima o Bennou i uvećati naučna znanja koja će pribavljati misija ORORIS REx. Dr Binzel je ukazao na nekoliko problema sa instrumentom i predložio rešenja. Izlazni šum[5] glavnih CCD-ova spektrometra bio je ograničen energetskom rezolucijom[6]. Povrh toga, performanse Solarnog Rendgenskog Monitora (SXM) bile su ograničene usled nenapajanja aktivacionog kola u glavnoj elektronici spektrometra. Pošto je instaliranje REXIS-a već bilo odloženo zbog dodatnog mehaničkog testiranja kosmičke letilice, tehničari su odlučili da to vreme iskoriste i što bolje doteraju naučne performanse instrumenta.
Instaliranje REXIS-a i provera rada je protekla bez problema.
Stručni tim je brzo proverio trenutno stanje instrumenta i identifikovao nekoliko problema. Performanse izlaznog šuma su podešene dodavanjem nekih kondenzatora za limitiranje šuma u spektrometarsku elektroniku. Degradacija rezolucije spektralne energije rešena je dodavanjem dodatnih kondenzatora u elektronici. Kvar SXM-a je značio da instrument nije u stanju da razlikuje stvarne rendgenske zrake od šuma, što je bio rezultat greške u sklopu elektronike, što, opet, nije obezbeđivalo dovoljno snage da uključi pojačalo. to je rešeno dodavanjem dva premošćavanja u glavnoj elektronskoj kutiji kao i dodatnih kondenzatora u SXM mreži.
REXIS je sada na letilici i spreman je za meneja na asteroidu Bennu!
Da bi se obavile rečene popravke, REXIS je vraćen iz Denvera (tu se u Koloradu nalazi „Lockheed Martinova“ hala za montažu) nazad u MIT-ovu Linkolnovu laboratoriju. Tamo je otvorena elektronička kutija a SXM je rastavljen. Ploča je prepravljena a performanse REXIS-a su doterane do potpune funkcionalnosti. Nakon svih popravki REXIS je konačno spreman da poveća naučni doprinos OSIRIS-REx misije. Rick Binzel je konsultovao brojne kolege pridružene misiji, te je REXIS najzad bio spreman za instaliranje.
KAKO RADI REXIS?
REXIS, prikazan na donjoj slici, koristi prednosti fenomena poznatog kao fluorescencija da bi slikao i oderdio hemijski sastav površine asteroida 1999 RQ36. Fuorescencija se javlja kada se usled apsorbovanja spoljnjeg zračenja pobude elektroni u atomima ili molekulima. Tada oni oslobađaju foton; energija tih fotona je karakteristična za svaku atom ili molekul koji je u pitanju. U slučaju 1999 RQ36, Sunce zagreva površinu asteroida, a regolit će slati fotone fluorescencije ka OSIRIS-RExu i instrimentu REXIS. Hvatanjem tih fotona i određivanjem njihove energije, moći ćemo da utvrdimo raspored elemenata na površini asteroida.
 |
 |
REXIS su konstruisali, razvili i napravili studenti sa masačusetskog MIT-a i Harvarda. Glavni i odgovorni naučnik misije je Dante Lauretta sa Univerziteta Arizona.
REXIS će prikupljati fotone korišćenjem CCD senzora proizvedenih u Japanu, poznatih pod oznakom CCID-41[7], razvijenih u Linkolnovoj laboratoriji na MIT-u. CCD-ovi su foto-osetljivi uređaji koji stvaraju napon kada su ozračeni; napon je proporcionalan energiji ulaznog zračenja, što nam omogućava da odredimo energiju odbijenog zračenja. REXIS je podešen da detektuje elektrone prvenstveno u rasponu od 0,5 do 7,5 KeV.
Za dobijanje rendgenskih slika, REXIS koristi tehniku poznatu kao snimanje pomoću kodiranog otvora (coded aperture imiging). Kodirano snimanje radi na sličnom principu kao i „kamera obskura“. Kada zrak svetlosti pada na otvor „kamere obskure“, u stanju smo da odredimo pravac odbijenog zraka na osnovu senke rupice kamere. Slikanje pomoću kodiranog otvora koristi isti princip, ali sada su u upotrebi brojne rupice raspoređene u obliku obrasca na masci naprevljenoj od materijala transparentnog za „meke“ X-zrake (u slučaju REXIS-a, to su nerđajući čelik i zlato). U zavisnosti od senke koju prave rendgenski zraci na CCD-ovima (i uz pomoć odgovarajućih rekonstrukcionih algoritama), moguće je utvrditi pravac fluorescentnog zračenja na asteroidu i mapiranje njegovog položaja na površini asteroida. Povezujući energiju X-zraka sa određenim elementima, moguće je mapirati njihovu easprostranjenost na površini asteroida. REXIS će to moći da uradi sa prostornom rezolucijom od 50 metara ili bolje.
Položaj REXIS-a na sondi OSIRIS-Rex. Šeširić u sredini je zapravo povratna kapsula koja će 2023. doneti na Zemlju uzorke asteroida. Za sada, to je jedino Japancima 2010. godine pošlo za rukom.
[1] AIRP – ATLO Integration Readiness Review. ATLO– Assembly, Test, & Launch Operations. Ukratko, znači da instrument nije bio u potpunosti završen da bi mogao da zadovolji visoke standarde spremnosti za sastavljanje, testiranje i lansiranje.
[2] Testiranje se izvodi na protoflight nivou (1,25 puta većem od dozvoljenih) vibracija od 10 do 60 Hz. Testiranje se izvodi 3 puta – po jednom duž svake od 3 ose letilice. Najviše se strepi od solarnih panela i TAGSAM (Touch-and-Go Sample Acquisition Mechanism, uređaj za uzimanje uzoraka), koji su glavni problem rezonantnih frekvencija tokom testiranja.
[3] Profesor sa masačusetskog MIT-a i pronalazač slavne Torinske Skale, metode za kategorisanje šanse za sudar Zemlje sa nekim asteroidom ili kometom. Iako je član Komiteta za definisanje planeta koji je 2006. u Pragu predložio da Pluton izgubi status planete, i danas se snažno protivi tome. Jedan je od vodećih naučnika u proučavanju asteroida i Plutona. I danas je zaposlen kao naučni pomoćnik u misiji “New Horizons”.
[4] Radi se o obavezi, jer su pomenuti univerziteti obezbedili deo sredstava za projektovanje i testiranje instrumenata, kao i plaćanja inženjera i tehničara koji su vezani za te poslove.
[5] Generalno, šum je izraz za sve neželjene signale u spektru. Pojavljuje se kao visokofrekventna serija linija koje prate konture željenog spektarskog oblika, zamagljuju spektarske pikove ili niskofrekventnu modulaciju spektra.
[6] Vrlo bitan parametar u određivanju ukupnih parametara gama kamera, jer je to parametar kojiomogućava kameri da razlikuje primarne fotone od comptonovih rasejanih fotona. On utiče na prostornu rezoluciju sistema.
[7] Ovi senzori su proizvedeni usavršavanjem sličnih koji su korišćeni u spektroskopima solarne opservatorije „Chandra“. Svaki od četiri XIS senzora ima po jedan CCID-41 senzor hlađen Peltierovim kulerima. Senzori CCDI-41 imaju format 1024×1024 pixela; veličina pixela 24×24 μm; radna temperatura -90° C uz pomoć kulera.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
